基于车联网技术的校车安全监控系统研究

摘 要：目前，为了提高学生上放学的安全性以及校务管理有效性，校车的应用越来越广泛，校车安全监控也得到了校方和学生家长的重点关注。同时，由于我国早晚高峰时段交通相对拥堵，校车交通事故案件增多，给校车安全监控提出了新的要求与挑战。为此，本文从车联网技术的应用角度入手，对校车安全监控系统进行了深入研究，希望可以进一步提高校车行驶安全性，降低校车交通事故概率，提高校车安全监控效果。

关键词：车联网技术;校车;安全监控;云计算;车载终端

0 引言

现如今，随着国民经济的快速发展，人们的出行方式出现了较大变化，驾车出行成为了人们的首选，尤其是早晚高峰时段，道路通行压力较大，交通拥堵现象严重，同时也引起了多起交通事故，给学生的生命安全造成了巨大威胁。因此，校车安全性获得了社会各界的广泛重视，需要在更换先进车辆、安装卫星定位系统的基础上，加强安全监控系统的研究与应用，实时监控校车运行情况，了解学生乘坐情况，为校车的调度和行驶安全提供必要帮助。

1 车联网技术

目前，随着科学技术的快速发展，车辆制造和运行过程中使用到更多的先进技术，给车辆的运行安全奠定了良好的技术基础。其中，车联网技术是一种相对先进且应用范围很广的技术，将其应用在车辆上，可以提高车辆运行安全性与稳定性，具有多种服务功能。车联网的概念是指在车辆上装置车载终端，利用无线通信技术将网络平台上全部的车辆信息联系在一起，并且进行动态监控与管理，提高车辆动态信息的实际利用率。车联网技术的应用可以为车辆间距的保持提供依据，同时可以进行实时导航，与通行车辆建立网络通信渠道等，有助于道路交通通行效率的提升。车联网技术包括了射频识别技术、传感网络技术、卫星定位技术、无线通信技术以及大数据分析技术等，可以在车与车、人、路、服务平台之间建立网络连接，为车辆行驶提供安全、智能、舒适以及高效的驾驶服务。

2 基于车联网技术的校车安全监控系统框架

“車联网”的概念源自于物联网，其本质为车辆物联网，主要感知对象为行驶中的车辆，需要借助多种先进的信息通信技术，实现车辆与车、人、道路、服务平台的网络连接，进行实时的网络通信，交换信息资源。基于车联网技术的校车安全监控系统创建是对车联网的有效运用，需要在现有的科学技术支撑下，完成车内网络、车际网络以及车载移动网络的全面融合，利用交互传感技术等动态感知车辆的运行状态信息，并以此为基础处理各种车辆信息，实现车辆智能化管理，提高校车安全监控效果。基于车联网技术的校车安全监控系统主要由校车监控计算机终端、云计算服务平台以及家长手机、移动互联网工具等组成，实现了对校车安全的动态监控管理。

2.1 车载监控计算机终端

车联网监控计算机终端的主体为Flexray总线、LIN总线以及CAN总线，实现了校车内部的网络连接，并且利用短程无线在校车与校车之间、校车与道路基础设施之间建立了网络连接，实现信息数据的传递与共享，对校车的运行安全进行实时监控与管理。传统的校车安全监控计算机终端在传输数据时都需要使用到SMS短信息业务，通信频次较多，并且通信费用高。随着网络技术的创新与发展，车载监控计算机终端的信息传输得到了快速发展，尤其是在5G网络技术研发成功并进入试运行阶段以后，校车安全监控系统的构建可以利用5G网络、4G网络等与校车安全监控云计算平台建立连接，利用GPS定位技术精准定位校车的位置[1]。

另外，校车车载监控计算机终端可以使用RFID技术实时获取校车上学生的信息，并利用大数据技术对学生信息进行整理与分析，及时传递到校车安全监控云计算平台上，并集中发布到学校安全服务平台或者学生家长手机客户端上，实现校车运行安全信息的实时共享，动态反馈校车上学生的现实情况。校车上配备了360°无死角的视频监控摄像头，可以实时读取校车司机的面部表明，以此判断其是否存在疲劳驾驶的问题，提高对校车驾驶人员的管理。校车车载GPS系统可以及时提供校车运行线路数据，通过与既定行驶路线进行比较，可以帮助学校管理人员判定校车的实际运行安全情况。与此同时，在校车内部还可以安装红外测温仪以及气体分析仪等，用来收集学生提问和车辆内部空气情况，以此预测校车内学生身体状况以及车内空气质量等，提高校车内部环境舒适度。

2.2 校车安全监控云计算平台

校车安全监控云计算平台为校车安全监控系统的建立提供了必要的服务支持，云计算技术属于一种分布式计算技术，是服务器虚拟化技术与基础架构服务技术的有机融合，可以为用户提供优质、可靠的服务，减少在软硬件以及专业技术应用方面的投入[2]。校车安全监控云计算平台的架构主要包括云计算中心、校车监控管理中心、云存储中心以及车载终端监控系统和校车手机管理中心等组成。要想支持大规模的云计算服务，单个的处理计算机节点无法发挥出现实作用，需要全面应用云计算技术，将分布的大量单个处理节点结合在一起组成处理集群，并利用虚拟操作系统、存储功能以及虚拟CPU等为云计算服务提供可计量、可伸缩的条件，为云计算平台的运行与管理提供必要的系统和技术支持。

校车安全监控云计算平台的构建基于车联网技术，并且应用到4G、GPRS以及GIS技术等，学生家长以及学校管理人员均可以利用移动互联网，使用手机或者电脑登录终端系统，进入校车安全金控云计算平台，实时查询校车运行信息，包括校车上人员信息、校车行驶路线等，以便及时了解学生的身体状态。另外，学生家长和学校管理人员还可以利用车载的LED屏幕与学生进行远程信息交互，及时提醒学生注意安全，改正错误行为等。另外，学生家长和学校管理人员还可以在云计算平台的存储中心中调取校车内部的监控录像，全面掌握学生的动态情况以及校车的运行状况等，避免发生超载、危险驾驶等问题的发生，提高对校车安全的监控与管理，保证学生安全，为学生提供舒适、优质的校车服务。

3 车联网技术在校车安全监控系统中的应用

3.1 信息交互技术的应用

基于车联网技术的校车安全监控系统的构建核心在于车联网技术，车联网是一种装载在车辆上的电子标签，可以利用无线射频识别技术提取和利用车辆属性信息和静态、动态信息等，以此为基础针对不同的校车服务需求对其运行状况进行实时监控与管理。车联网信息交互技术在校车安全监控系统中的应用，可以借助先进信息技术的采集、识别以及存储功能，将校车的车辆位置、行驶路线、交通状况、天气情况以及车内空气质量等信息汇总在一起，并利用车载安全监控终端將具体信息内容传递到校车安全监控云计算平台上，通过大数据技术进行统一整理、分析和处理。校车调度中心可以根据车联网提供的各种交通路面信息和车辆运行数据等，对校车行驶路线上的路况信息、是否发生交通事故、是否存在交通施工等进行了解，并对校车的行驶路线进行重新规划，提高校车的运行效率，减少拥堵或者交通事故的发生，提高校车行驶安全性[3]。

3.2 信息安全技术的应用

校车安全监控系统运行过程中产生的数据信息是海量的，包括了校车定位、行驶路线、使用情况以及车辆人员数量和组成等，具有公共安全特性，是一种比较特殊的私有数据，需要在使用过程中注意信息安全的保护，提高校车安全监控系统运行的安全等级，保护学生的个人信息[4]。因此，在构建基于车联网的校车安全监控系统时，首先需要考虑到车载智能终端接入的认证问题，可选用身份认证或者加密的手段去加强校车安全监控系统的运行安全等级，即在传输校车各项运行信息之前，对数据进行加密后再进行反馈传输，云计算平台在接收到数据信息后需要先进行解密才能查看信息内容。其次，校车安全监控系统的设计和运行中要重点提高系统的防病毒入侵能力，尽可能避免结构上的单点故障，以此保证数据传输的完整性与有效性。最后，要对校车安全监控系统的云计算平台进行安全防护，设置身份验证模块，无论是校方管理人员还是学生家长，在登记云计算平台时都需要进行相应的身份验证，可以采取密码验证、短信认证等方式，或者可以实现面部识别验证等，确保登录者身份准确，防止因为手机丢失或者密码泄露而导致的身份冒用。

4 结论

综上所述，基于车联网技术的校车安全监控系统研究，需要立足于现有的网络信息技术，将车辆网技术优势和特点充分发挥出来，合理搭配并应用射频识别技术、GIS技术、GPRS技术以及大数据技术等，提高校车安全监控系统运行效率，实现校车运行信息的实时反馈以及动态监控，为学生家长和校方管理人员提供准确、完整的校车信息，时刻观察学生情况，为其提供优质、可靠的校车服务。

参考文献：

[1]李小伟，王知学，张晓鹏，解兆研，陆亚鹏.车联网技术在校车安全监控系统中的应用[J].自动化仪表，2013，34（10）：40-42.

[2]王亚平，张政，蔺红良.基于移动互联的车联网监控调度系统设计与研究[J].电子设计工程，2018，026（015）：123-126.

[3]刘跃华.基于车联网技术的校园智能交通管理系统设计研究[J].科学与信息化，2019（018）：145，151.

[4]王迅.车联网技术在校车安全监管中的应用探讨[J].电脑知识与技术，2012，08（005）：3035-3037.

作者简介：朱正吉（1983-），女，江苏无锡人，研究生，讲师，研究方向：汽车电子技术、车联网研究。